JP2535895B2 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents
内燃機関の空燃比制御装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は内燃機関から発生するトルクの理想値（目
標値）と実測値との比較により燃料噴射量を算出し、空
燃比を制御するシステムに関する。
標値）と実測値との比較により燃料噴射量を算出し、空
燃比を制御するシステムに関する。
電子制御燃料噴射内燃機関では吸入空気量をエアーフ
ローメータ等により検出し、この検出された吸入空気量
に応じて燃料噴射量を所定空燃比となるようにフィード
バック制御することが行われる。そして、機関の過度的
な運転時には空燃比フィードバック系の作動遅れによ
り，最適な量の燃料を供給することが困難となるので、
負荷及び回転数により決まる基本的な燃料噴射量に補正
を加えた後インジェクタより噴射せしめている。
ローメータ等により検出し、この検出された吸入空気量
に応じて燃料噴射量を所定空燃比となるようにフィード
バック制御することが行われる。そして、機関の過度的
な運転時には空燃比フィードバック系の作動遅れによ
り，最適な量の燃料を供給することが困難となるので、
負荷及び回転数により決まる基本的な燃料噴射量に補正
を加えた後インジェクタより噴射せしめている。
ところが燃料噴射量を単に補正するだけでは内燃機関
が要求する理想的な燃料噴射量を得ることが困難であ
る。その結果、補正が足りなくて加速性能が十分でなか
ったり、補正が過剰になって燃料消費率が悪化したり又
は排気ガス中のHC又はCO成分の排出量が増加したりする
問題点がある。
が要求する理想的な燃料噴射量を得ることが困難であ
る。その結果、補正が足りなくて加速性能が十分でなか
ったり、補正が過剰になって燃料消費率が悪化したり又
は排気ガス中のHC又はCO成分の排出量が増加したりする
問題点がある。
そこで、特開昭60−249647号ではエンジンの現実のト
ルクを検出し、この実測トルクがそのエンジンの運転状
態によって決まる理想的なトルクに一致するように燃料
供給量を増減制御するシステムを提案している。この場
合は、理想トルク値はそのシステムのメモリ内に予め記
憶された定数又は関数であり、供試内燃機関について予
め実験により求められた値とするのが普通である。
ルクを検出し、この実測トルクがそのエンジンの運転状
態によって決まる理想的なトルクに一致するように燃料
供給量を増減制御するシステムを提案している。この場
合は、理想トルク値はそのシステムのメモリ内に予め記
憶された定数又は関数であり、供試内燃機関について予
め実験により求められた値とするのが普通である。
ところが、エンジンの個体間の差や経年変化を考える
と理想トルクは必ずしも同じではない。そのため、個々
のエンジンにおいては適正な空燃比に制御されないこと
がある。例えば、経年変化によりピストンの圧縮漏れが
発生した場合を想定すると、出力（即ちトルク）は同じ
吸入空気量でも減少する。ところが、目標値自体変わり
がないため、燃料噴射量はその目標値を得るため増加方
向に制御され続けるので、空燃比は過濃側に制御され、
HC及びCO成分の排出量が増大するとともに、燃料消費率
も悪化する。
と理想トルクは必ずしも同じではない。そのため、個々
のエンジンにおいては適正な空燃比に制御されないこと
がある。例えば、経年変化によりピストンの圧縮漏れが
発生した場合を想定すると、出力（即ちトルク）は同じ
吸入空気量でも減少する。ところが、目標値自体変わり
がないため、燃料噴射量はその目標値を得るため増加方
向に制御され続けるので、空燃比は過濃側に制御され、
HC及びCO成分の排出量が増大するとともに、燃料消費率
も悪化する。
この発明は、個体間差や経時的な変化にも関わらず常
にそのエンジンにとって最適なトルク目標値を得ること
ができるようにすることを目的とする。
にそのエンジンにとって最適なトルク目標値を得ること
ができるようにすることを目的とする。
第１図において、この発明の内燃機関の空燃比制御装
置は、 内燃機関の燃焼室に設置された燃焼圧力を検出する燃
焼圧力検出手段１、 その内燃機関にとって理想的なトルク相当値の目標値
を予め設定するための手段２、 前記燃焼圧力検出手段１により検出された燃焼圧力か
らトルク相当値を実測するトルク相当値実測手段３、 前記燃焼圧力検出手段１により検出された燃焼圧力の
ピーク時のクランク角度を検出するクランク角度検出手
段４、 予め記憶された最適点火時期で点火したとしたときの
燃焼圧力のピーク時のクランク角度に対して所定の範囲
のクランク角度を設定する手段５、 クランク角度検出手段３により検出される燃焼圧力の
ピーク時のクランク角度が前記所定のクランク角度範囲
にあるか否かを判別する判別手段６、 検出される燃焼圧力検出手段のピーク時のクランク角
度が前記所定のクランク角度範囲にあると判別した時に
は、トルク相当値実測手段２により実測されたトルク相
当値で目標トルク相当値を更新する目標トルク相当値更
新手段７、 トルク相当値実測値と目標トルク相当値とを比較する
ことによって燃料噴射補正量を更新する燃料噴射量補正
演算手段８、 内燃機関の運転状態から求められた燃料噴射量と前記
燃料噴射量補正量とから燃料供給信号を形成し、内燃機
関に燃料を供給する燃料供給手段９、 を具備している。
置は、 内燃機関の燃焼室に設置された燃焼圧力を検出する燃
焼圧力検出手段１、 その内燃機関にとって理想的なトルク相当値の目標値
を予め設定するための手段２、 前記燃焼圧力検出手段１により検出された燃焼圧力か
らトルク相当値を実測するトルク相当値実測手段３、 前記燃焼圧力検出手段１により検出された燃焼圧力の
ピーク時のクランク角度を検出するクランク角度検出手
段４、 予め記憶された最適点火時期で点火したとしたときの
燃焼圧力のピーク時のクランク角度に対して所定の範囲
のクランク角度を設定する手段５、 クランク角度検出手段３により検出される燃焼圧力の
ピーク時のクランク角度が前記所定のクランク角度範囲
にあるか否かを判別する判別手段６、 検出される燃焼圧力検出手段のピーク時のクランク角
度が前記所定のクランク角度範囲にあると判別した時に
は、トルク相当値実測手段２により実測されたトルク相
当値で目標トルク相当値を更新する目標トルク相当値更
新手段７、 トルク相当値実測値と目標トルク相当値とを比較する
ことによって燃料噴射補正量を更新する燃料噴射量補正
演算手段８、 内燃機関の運転状態から求められた燃料噴射量と前記
燃料噴射量補正量とから燃料供給信号を形成し、内燃機
関に燃料を供給する燃料供給手段９、 を具備している。
第２図において、10はシリンダブロック、12はピスト
ン、14はコネクティングロッド、16はクランク軸、18は
シリンダヘッド、20は燃焼室、22は吸気弁、24は吸気ポ
ート、26は排気弁、28は排気ポート、30は吸気管、32は
スロットル弁、34はエアーフローメータである。燃料イ
ンジェクタ36は吸気ポート24に近い吸気管30に設置され
る。圧電型等の圧力センサ38がシリンダヘッド18に取付
られ、シリンダボア内の圧力を知ることができる。筒内
圧力センサ38は検出した筒内圧力より周知の手法で機関
が発生するトルクに相当する値を知るため設けられる。
クランク角センサ40,42はクランク軸16に連結されるデ
ィストリビュータの分配軸（図示しない）等のクランク
軸16と連動して回転する回転軸44の回転に応じたパルス
信号を発生するため設けられる。第１のクランク角セン
サ40は、基準位置確認用であってエンジンの一サイクル
に相当するクランク角度、即ち720゜CA毎のパルス信号
を発生する。一方、第２のクランク角度センサ42は、例
えばクランク角度で１゜毎のパルス信号を発生し、燃料
噴射や筒内圧力によるトルク相当値としての図示トルク
の算出を実行するための割り込み処理の開始信号とな
り、またそのパルス間隔により機関回転数NEを知ること
ができる。
ン、14はコネクティングロッド、16はクランク軸、18は
シリンダヘッド、20は燃焼室、22は吸気弁、24は吸気ポ
ート、26は排気弁、28は排気ポート、30は吸気管、32は
スロットル弁、34はエアーフローメータである。燃料イ
ンジェクタ36は吸気ポート24に近い吸気管30に設置され
る。圧電型等の圧力センサ38がシリンダヘッド18に取付
られ、シリンダボア内の圧力を知ることができる。筒内
圧力センサ38は検出した筒内圧力より周知の手法で機関
が発生するトルクに相当する値を知るため設けられる。
クランク角センサ40,42はクランク軸16に連結されるデ
ィストリビュータの分配軸（図示しない）等のクランク
軸16と連動して回転する回転軸44の回転に応じたパルス
信号を発生するため設けられる。第１のクランク角セン
サ40は、基準位置確認用であってエンジンの一サイクル
に相当するクランク角度、即ち720゜CA毎のパルス信号
を発生する。一方、第２のクランク角度センサ42は、例
えばクランク角度で１゜毎のパルス信号を発生し、燃料
噴射や筒内圧力によるトルク相当値としての図示トルク
の算出を実行するための割り込み処理の開始信号とな
り、またそのパルス間隔により機関回転数NEを知ること
ができる。
制御回路50はマイクロコンピュータ・システムとして
構成され、この発明による空燃比制御を実行するための
ものである。制御回路50はマイクロプロセシングユニッ
ト（MPU）52と、メモリ54と、入力ポート56と、出力ポ
ート58と、これらを接続するバス60とを基本的な構成要
素とするものである。入力ポート56は各センサに接続さ
れ、運転条件信号が入力される。即ち、エアーフローメ
ータ34からは吸入空気量Ｑに応じた信号が入力される。
圧力センサ38からは筒内圧力に応じた信号が入力され
る。またクランク角センサ40,42よりクランク角度に応
じたパルス信号が入力される。63は空燃比センサ、例え
ばO2センサやリーンセンサであり、空燃比信号を発生す
る。MPU52はメモリ54に格納されるプログラム及びデー
タに従って演算を実行し、燃料噴射信号が形成される。
出力ポート58は燃料インジェクタ36に接続され、燃料噴
射信号が印加される。
構成され、この発明による空燃比制御を実行するための
ものである。制御回路50はマイクロプロセシングユニッ
ト（MPU）52と、メモリ54と、入力ポート56と、出力ポ
ート58と、これらを接続するバス60とを基本的な構成要
素とするものである。入力ポート56は各センサに接続さ
れ、運転条件信号が入力される。即ち、エアーフローメ
ータ34からは吸入空気量Ｑに応じた信号が入力される。
圧力センサ38からは筒内圧力に応じた信号が入力され
る。またクランク角センサ40,42よりクランク角度に応
じたパルス信号が入力される。63は空燃比センサ、例え
ばO2センサやリーンセンサであり、空燃比信号を発生す
る。MPU52はメモリ54に格納されるプログラム及びデー
タに従って演算を実行し、燃料噴射信号が形成される。
出力ポート58は燃料インジェクタ36に接続され、燃料噴
射信号が印加される。
この発明の実施例における空燃比制御は次の事実に基
礎を置くものである。即ち、点火時期が最適点火時期
（MBT）に制御されている場合、吸入空気量とエンジン
が発生する実際のトルクとは理想的な空燃比範囲、例え
ば12〜14.6に、制御されているときは一定の比例関係を
持つ（第３図の実線ｍ参照）。ここに、MBTとは機関か
ら発生するトルクを最大にする点火時期のことで、MBT
を得るため通常の電子進角装置では点火時期のテーブル
はMBTを得るように限定され、もっと巧妙なシステムで
は筒内圧力より燃焼圧力を知り、これを点火時期にフィ
ードバックする技術、その他の方法が提案されている。
そして、空燃比が理想的範囲から外れて第３図の破線の
ようにA/F＝16又は18のようにずれてくると吸入空気量
とトルクの線型関係は理想状態（A/F＝12〜14.6）とは
異なって来る。これは、或る吸入空気量に対して第３図
の実線ｍ上に乗るトルク値を目標値としたとき、この目
標値となるように実トルク値を制御すれば、空燃比は理
想的な空燃比範囲に制御されることを意味する。
礎を置くものである。即ち、点火時期が最適点火時期
（MBT）に制御されている場合、吸入空気量とエンジン
が発生する実際のトルクとは理想的な空燃比範囲、例え
ば12〜14.6に、制御されているときは一定の比例関係を
持つ（第３図の実線ｍ参照）。ここに、MBTとは機関か
ら発生するトルクを最大にする点火時期のことで、MBT
を得るため通常の電子進角装置では点火時期のテーブル
はMBTを得るように限定され、もっと巧妙なシステムで
は筒内圧力より燃焼圧力を知り、これを点火時期にフィ
ードバックする技術、その他の方法が提案されている。
そして、空燃比が理想的範囲から外れて第３図の破線の
ようにA/F＝16又は18のようにずれてくると吸入空気量
とトルクの線型関係は理想状態（A/F＝12〜14.6）とは
異なって来る。これは、或る吸入空気量に対して第３図
の実線ｍ上に乗るトルク値を目標値としたとき、この目
標値となるように実トルク値を制御すれば、空燃比は理
想的な空燃比範囲に制御されることを意味する。
第３図の直線ｍは空燃比と実トルクとしての図示トル
ク−吸入空気量比に書き直すと第４図の実線のようにな
る。即ち、適正な空燃比範囲（12〜14.6）では実トルク
−吸入空気量比は或る一定値であり、空燃比がこの範囲
から外れると（特に希簿側）その値より小さくなる。従
って、実トルク−吸入空気量比が或る一定値となるよう
に燃料噴射量を制御すれば最適空燃比が、原理上は、得
られることになる。ところが、経年変化等によるピスト
ンの圧縮漏れ等を想定すると、実トルク−吸入空気量比
は第４図の破線のように全体として小さくなる方向にず
れて来る。この場合トルクの目標値を小さい方向に修正
（学習）することにより、理想的な空燃比の制御が可能
となる。ところが、第３図の直線ｍの関係が維持される
のは空燃比が所定の範囲に維持されており、かつ点火時
期がMBT進角に制御されていることを前提としている。
ところが、エンジンの種々の条件によっては点火時期を
MBT進角から意図的に外すことがある。例えば、エンジ
ン暖機時には排気ガス浄化用の触媒装置の暖機促進やNo
x成分の排出量低減の目的から適正な点火時期より遅れ
側に設定される。また、加速や減速時には点火系の制御
遅れまたはなまし等の意図的な処理により点火時期がMT
B進角より遅れることがある。そこで、前記のようなト
ルク目標値の学習制御を誤学習を排除できる特定の学習
域に限って行っている。即ち、実施例では空燃比のフィ
ードバック制御が行われており、かつ燃焼圧力のピーク
が所定のクランク角度範囲にあるときに限定して行って
いる。
ク−吸入空気量比に書き直すと第４図の実線のようにな
る。即ち、適正な空燃比範囲（12〜14.6）では実トルク
−吸入空気量比は或る一定値であり、空燃比がこの範囲
から外れると（特に希簿側）その値より小さくなる。従
って、実トルク−吸入空気量比が或る一定値となるよう
に燃料噴射量を制御すれば最適空燃比が、原理上は、得
られることになる。ところが、経年変化等によるピスト
ンの圧縮漏れ等を想定すると、実トルク−吸入空気量比
は第４図の破線のように全体として小さくなる方向にず
れて来る。この場合トルクの目標値を小さい方向に修正
（学習）することにより、理想的な空燃比の制御が可能
となる。ところが、第３図の直線ｍの関係が維持される
のは空燃比が所定の範囲に維持されており、かつ点火時
期がMBT進角に制御されていることを前提としている。
ところが、エンジンの種々の条件によっては点火時期を
MBT進角から意図的に外すことがある。例えば、エンジ
ン暖機時には排気ガス浄化用の触媒装置の暖機促進やNo
x成分の排出量低減の目的から適正な点火時期より遅れ
側に設定される。また、加速や減速時には点火系の制御
遅れまたはなまし等の意図的な処理により点火時期がMT
B進角より遅れることがある。そこで、前記のようなト
ルク目標値の学習制御を誤学習を排除できる特定の学習
域に限って行っている。即ち、実施例では空燃比のフィ
ードバック制御が行われており、かつ燃焼圧力のピーク
が所定のクランク角度範囲にあるときに限定して行って
いる。
以上説明したこの発明の制御作動を行う制御回路50の
作動を第５図から第11図のフローチャートによって説明
する。第５図は燃料噴射ルーチンを示し、周知の通り、
燃料噴射開始時期は吸気行程の開始付近の所定のクラン
ク角度に設定され、燃料噴射開始時期に先立って演算が
完了するようにこのタイミングは第１クランク角センサ
40からの720゜CAパルス信号を基準に第２クランク角セ
ンサ42の１゜CAのパルスの数を計測することにより知る
ことができる。ステップ62では基本燃料噴射量Tpが、 TP＝ｋ×Ga（ｉ） によって算出される。ｋは定数であり、Gaは後述のよう
にエアーフローメータ34による吸入空気量Ｑをエンジン
回転数で補正した後の実吸入空気量を示し、ここに添字
ｉは気筒番号を示す。ステップ64では最終噴射量TAU
が、 TAU＝TP×FAF×ｘ＋τａ＋ｙ によって算出される。ここにτａは目標トルクと実トル
クとの差に応じた補正量、FAFは空燃比のフィードバッ
ク補正係数。x,yはこの発明と直接関係しないため説明
を省略する補正係数である。ステップ66では算出された
TAUに応じた時間だけ燃料噴射が実行されるようにその
気筒のインジェクタ36に燃料噴射信号が供給される。こ
の燃料噴射信号の形成の仕方自体は周知であるので、そ
の説明は省略する。
作動を第５図から第11図のフローチャートによって説明
する。第５図は燃料噴射ルーチンを示し、周知の通り、
燃料噴射開始時期は吸気行程の開始付近の所定のクラン
ク角度に設定され、燃料噴射開始時期に先立って演算が
完了するようにこのタイミングは第１クランク角センサ
40からの720゜CAパルス信号を基準に第２クランク角セ
ンサ42の１゜CAのパルスの数を計測することにより知る
ことができる。ステップ62では基本燃料噴射量Tpが、 TP＝ｋ×Ga（ｉ） によって算出される。ｋは定数であり、Gaは後述のよう
にエアーフローメータ34による吸入空気量Ｑをエンジン
回転数で補正した後の実吸入空気量を示し、ここに添字
ｉは気筒番号を示す。ステップ64では最終噴射量TAU
が、 TAU＝TP×FAF×ｘ＋τａ＋ｙ によって算出される。ここにτａは目標トルクと実トル
クとの差に応じた補正量、FAFは空燃比のフィードバッ
ク補正係数。x,yはこの発明と直接関係しないため説明
を省略する補正係数である。ステップ66では算出された
TAUに応じた時間だけ燃料噴射が実行されるようにその
気筒のインジェクタ36に燃料噴射信号が供給される。こ
の燃料噴射信号の形成の仕方自体は周知であるので、そ
の説明は省略する。
第６図は第５図のステップ64で使用されるフィードバ
ック補正係数FAFの算出ルーチンを概念的に示す。この
ルーチンは一定時間（例えば50m秒）毎に実行される。
ステップ67ではフィードバック条件か否か判断される。
例えば、暖機時はフィードバック条件ではない。そのと
きは、ステップ68でフィードバック補正係数FAF＝1.0に
固定される。フィードバック条件のときはステップ69で
は空燃比センサ63からの信号が空燃比のリッチ（Ox＝
１）を示すか、リーン（Ox＝０）を示すか判別され、リ
ッチのときはステップ70ではフィードバック補正係数FA
Fが減少され、リーンと判別されたときはステップ71でF
AFが増加される。このような処理により空燃比は設定時
間に制御される。
ック補正係数FAFの算出ルーチンを概念的に示す。この
ルーチンは一定時間（例えば50m秒）毎に実行される。
ステップ67ではフィードバック条件か否か判断される。
例えば、暖機時はフィードバック条件ではない。そのと
きは、ステップ68でフィードバック補正係数FAF＝1.0に
固定される。フィードバック条件のときはステップ69で
は空燃比センサ63からの信号が空燃比のリッチ（Ox＝
１）を示すか、リーン（Ox＝０）を示すか判別され、リ
ッチのときはステップ70ではフィードバック補正係数FA
Fが減少され、リーンと判別されたときはステップ71でF
AFが増加される。このような処理により空燃比は設定時
間に制御される。
第７図は吸気弁の閉鎖時毎に実行され、エアーフロー
メータ34の計測値Ｑよりエンジン回転数当たりの実吸入
空気量量Gaの算出処理を示す。ステップ70ではエアーフ
ローメータ34の計測値Ｑがその気筒ｉのエアーフローメ
ータの計測値を入れるアドレスＱ（ｉ）に入れられる。
ステップ72ではシリンダボアに入る実吸入空気量でGaが Ga（ｉ）＝（Ｑ（ｉ）/NE）×（1000/60）×ｆ によって算出される。エンジン回転数NEは第２クランク
角センサ42からの１゜CA信号の時間間隔により周知のよ
うに知ることができる。またｆは密度補正係数であり、
周知のように吸入空気温度などの温度因子に応じて決定
される。実吸入空気量を検出するため、上記のように吸
気弁閉鎖時におけるエアーフローメータ計測値と機関回
転数とを計測する代わりに、ピストン12の吸気下死点に
おける圧力センサ38により計測される筒内圧力と圧縮行
程中の点火手前の所定クランク角度での筒内圧力との差
（第12図のΔＰ）が実吸入空気量と相関があるので（第
13図）、これにより算出することができる。この原理に
よる吸入吸気量の測定については特開昭59−221433号参
照。第８図は所定のクランク角度（例えば１゜CA）毎に
実行され、筒内圧力よりピストン12に加わる平均有効圧
力を算出し、これによりトルク相当値である図示トルク
を算出する処理を示す。ステップ74ではその気筒の圧縮
行程か否かの判別を行う。ステップ76では図示トルクTi
の算出処理が実行される。この方法は例えば、特開昭60
−104754号や特開昭60−150446号に開示されると同様で
あり、燃焼期間（圧縮行程の下死点から膨脹行程の下死
点の間の360゜CAのクランク角度範囲）における複数の
点で筒内圧力を検出し、ピストンに加わる平均有効圧力
を算出することに基礎をおくものである。燃焼期間でと
筒内圧力は第12図の実線のように変化し、圧縮上死点誤
の或る角度でピークを呈する。一方、破線はモータリン
グでの筒内圧力変化を示す。ピストンの有効仕事は図の
斜線により示され、ステップ76ではこの面積を算出する
ことになる。
メータ34の計測値Ｑよりエンジン回転数当たりの実吸入
空気量量Gaの算出処理を示す。ステップ70ではエアーフ
ローメータ34の計測値Ｑがその気筒ｉのエアーフローメ
ータの計測値を入れるアドレスＱ（ｉ）に入れられる。
ステップ72ではシリンダボアに入る実吸入空気量でGaが Ga（ｉ）＝（Ｑ（ｉ）/NE）×（1000/60）×ｆ によって算出される。エンジン回転数NEは第２クランク
角センサ42からの１゜CA信号の時間間隔により周知のよ
うに知ることができる。またｆは密度補正係数であり、
周知のように吸入空気温度などの温度因子に応じて決定
される。実吸入空気量を検出するため、上記のように吸
気弁閉鎖時におけるエアーフローメータ計測値と機関回
転数とを計測する代わりに、ピストン12の吸気下死点に
おける圧力センサ38により計測される筒内圧力と圧縮行
程中の点火手前の所定クランク角度での筒内圧力との差
（第12図のΔＰ）が実吸入空気量と相関があるので（第
13図）、これにより算出することができる。この原理に
よる吸入吸気量の測定については特開昭59−221433号参
照。第８図は所定のクランク角度（例えば１゜CA）毎に
実行され、筒内圧力よりピストン12に加わる平均有効圧
力を算出し、これによりトルク相当値である図示トルク
を算出する処理を示す。ステップ74ではその気筒の圧縮
行程か否かの判別を行う。ステップ76では図示トルクTi
の算出処理が実行される。この方法は例えば、特開昭60
−104754号や特開昭60−150446号に開示されると同様で
あり、燃焼期間（圧縮行程の下死点から膨脹行程の下死
点の間の360゜CAのクランク角度範囲）における複数の
点で筒内圧力を検出し、ピストンに加わる平均有効圧力
を算出することに基礎をおくものである。燃焼期間でと
筒内圧力は第12図の実線のように変化し、圧縮上死点誤
の或る角度でピークを呈する。一方、破線はモータリン
グでの筒内圧力変化を示す。ピストンの有効仕事は図の
斜線により示され、ステップ76ではこの面積を算出する
ことになる。
第９図は燃料噴射量の補正ルーチンを示し、このルー
チンは圧縮上死点後180゜CA（即ち膨脹行程の下死点毎
に実行される。膨脹行程の下死点はステップ74,76の説
明において述べたようにその気筒ｉの図示トルクTi
（ｉ）の計測が完了したタイミングに相当する。ステッ
プ80では、図示トルクの、実吸入空気量に対する比が T/G（ｉ）＝Ti（ｉ）/Ga（ｉ） によって算出される。次のステップ82ではその気筒にお
ける図示トルク−実吸入空気量比の平均値が T/GAVE（ｉ）＝（７×T/GAVE（ｉ）′＋T/G（ｉ））/8 によって算出される。ここにT/GAVE（ｉ）′は前回のこ
のルーチンを実行したとき得られた図示トルク−実吸入
空気量比平均値である。上の式は前回までの平均値に７
の重みをつけ、今回算出した図示トルク−実吸入空気量
比T/G（ｉ）に１の重みを付けた平均値としての意味を
もつ。このような重みをつけることにより複数の燃焼行
程の間での平均的な図示トルク−実吸入空気量比の値を
知ることができる。ステップ84ではT/GAVE（ｉ）に格納
される値がT/GAVE（ｉ）′に入れられる。これは次回の
処理のためである。
チンは圧縮上死点後180゜CA（即ち膨脹行程の下死点毎
に実行される。膨脹行程の下死点はステップ74,76の説
明において述べたようにその気筒ｉの図示トルクTi
（ｉ）の計測が完了したタイミングに相当する。ステッ
プ80では、図示トルクの、実吸入空気量に対する比が T/G（ｉ）＝Ti（ｉ）/Ga（ｉ） によって算出される。次のステップ82ではその気筒にお
ける図示トルク−実吸入空気量比の平均値が T/GAVE（ｉ）＝（７×T/GAVE（ｉ）′＋T/G（ｉ））/8 によって算出される。ここにT/GAVE（ｉ）′は前回のこ
のルーチンを実行したとき得られた図示トルク−実吸入
空気量比平均値である。上の式は前回までの平均値に７
の重みをつけ、今回算出した図示トルク−実吸入空気量
比T/G（ｉ）に１の重みを付けた平均値としての意味を
もつ。このような重みをつけることにより複数の燃焼行
程の間での平均的な図示トルク−実吸入空気量比の値を
知ることができる。ステップ84ではT/GAVE（ｉ）に格納
される値がT/GAVE（ｉ）′に入れられる。これは次回の
処理のためである。
ステップ86では図示トルク−実吸入空気量比T/G
（ｉ）が目標値TGより小さいか否か判別される。ここに
TGはその実吸入空気量Gaのときの第３図の実線ｍに乗る
図示トルクの値、即ち目標トルクである。空燃比が12〜
14.6の範囲に維持されているときはNoと判定され、ステ
ップ86よりステップ88に進み、第５図のステップ64にお
いて使用される燃料増量τａ＝０に固定され、トルクに
よる燃料増量は行われない。一方、空燃比が理想範囲か
ら外れるとT/G（ｉ）＜TGとなり、ステップ86よりステ
ップ90に流れ、燃料増量因子taが ta＝（TG−T/G（ｉ））×α によって算出される。ここにαは定数である。ステップ
92では燃料増量τａが τａ＝（τａ＋ta）/2 によって算出される。これは、taを1/2になましたもの
である。
（ｉ）が目標値TGより小さいか否か判別される。ここに
TGはその実吸入空気量Gaのときの第３図の実線ｍに乗る
図示トルクの値、即ち目標トルクである。空燃比が12〜
14.6の範囲に維持されているときはNoと判定され、ステ
ップ86よりステップ88に進み、第５図のステップ64にお
いて使用される燃料増量τａ＝０に固定され、トルクに
よる燃料増量は行われない。一方、空燃比が理想範囲か
ら外れるとT/G（ｉ）＜TGとなり、ステップ86よりステ
ップ90に流れ、燃料増量因子taが ta＝（TG−T/G（ｉ））×α によって算出される。ここにαは定数である。ステップ
92では燃料増量τａが τａ＝（τａ＋ta）/2 によって算出される。これは、taを1/2になましたもの
である。
第10図は第９図のステップ86において使用される目標
トルクTGの学習補正のためのルーチンを示し、このルー
チンは、制御回路50が内蔵するタイマ装置または車速セ
ンサ（図示せず）に基づいて所定時間又は所定走行距離
毎に実行される。ステップ100では空燃比フィードバッ
ク条件か否かが判別される。フィードバック条件におい
ては、第６図に説明したように、排気管に設けられた空
燃比センサ63からの空燃比信号によって燃料噴射量（フ
ィードバック補正係数FAF）の増減が行われ、空燃比は
理論空燃比近くに制御される。ステップ102では、燃焼
圧力がピークをなすクランク角度が点火時期をMBT進角
としたときの燃焼圧力のピークを呈するクランク角度θ
pmaxの付近か否かが判別される。周知のようにθpmaxは
エンジン運転条件に関わらず一定（例えば18゜ATDC）
で、この前後に所定角度（例えば１゜CA）にA,Bの値が
設定される。ステップ100,102の双方の条件が満足され
たとき第３図のｍで示す直線関係が得られ、正確な学習
が行えるのでこの条件において学習を行うものである。
次にステップ104に進み、目標値としてT/GAVE（ｉ）に
更新される。
トルクTGの学習補正のためのルーチンを示し、このルー
チンは、制御回路50が内蔵するタイマ装置または車速セ
ンサ（図示せず）に基づいて所定時間又は所定走行距離
毎に実行される。ステップ100では空燃比フィードバッ
ク条件か否かが判別される。フィードバック条件におい
ては、第６図に説明したように、排気管に設けられた空
燃比センサ63からの空燃比信号によって燃料噴射量（フ
ィードバック補正係数FAF）の増減が行われ、空燃比は
理論空燃比近くに制御される。ステップ102では、燃焼
圧力がピークをなすクランク角度が点火時期をMBT進角
としたときの燃焼圧力のピークを呈するクランク角度θ
pmaxの付近か否かが判別される。周知のようにθpmaxは
エンジン運転条件に関わらず一定（例えば18゜ATDC）
で、この前後に所定角度（例えば１゜CA）にA,Bの値が
設定される。ステップ100,102の双方の条件が満足され
たとき第３図のｍで示す直線関係が得られ、正確な学習
が行えるのでこの条件において学習を行うものである。
次にステップ104に進み、目標値としてT/GAVE（ｉ）に
更新される。
第11図は所定ランク角度（例えば１゜CA毎）に実行さ
れ、燃焼圧力のピークを呈するクランク角度θpmaxを知
るためのルーチンである。θpmaxは第10図のトルク目標
値の学習ルーチンにおいて使用される。ステップ110で
は第１クランク角度センサ40からの720゜CA毎の信号がO
Nか否か判別される。ONのときはステップ112に進み、ク
ランク角度カウンタCLがクリヤされ、OFFのときはステ
ップ114に進みクランク角度カウンタCLがインクリメン
トされる。カウンタCLの値によりエンジン１サイクル
（720゜CA）において今どのクランク角度位置にあるか
を把握することができる。第14図（イ）参照。ステップ
116では圧力センサ38からの燃焼圧力のA/D変換処理が実
行される。ステップ118では現在の燃焼圧力Ｐが、燃焼
圧力の最大値Pmaxを格納するメモリ54のアドレスの現在
値より大きいか否か判別される。Yesのときはステップ1
20に進み、PmaxがＰの現在値によって更新され、ステッ
プ122に進み、クランク角度カウンタCLの現在値が燃焼
圧力のピークを呈するクランク角度の値ｔθpmaxを格納
するメモリのアドレスに転送される。ステップ118から
ステップ122の処理により燃焼圧力のピーク値を知るこ
とができる。ステップ124では圧縮上死点TDC後180゜CA
のクランク角度か否かが判別され、Yesのときはステッ
プ126に進み、その気筒の燃焼圧力のピークと呈するク
ランク角度ｔθpmaxとその気筒の圧縮上死点でのクラン
ク角度カウンタCLの計測値との差θpmaxが算出される。
ステップ128では、次の気筒のピークの検出処理の準備
のためPmaxがクリヤされる。
れ、燃焼圧力のピークを呈するクランク角度θpmaxを知
るためのルーチンである。θpmaxは第10図のトルク目標
値の学習ルーチンにおいて使用される。ステップ110で
は第１クランク角度センサ40からの720゜CA毎の信号がO
Nか否か判別される。ONのときはステップ112に進み、ク
ランク角度カウンタCLがクリヤされ、OFFのときはステ
ップ114に進みクランク角度カウンタCLがインクリメン
トされる。カウンタCLの値によりエンジン１サイクル
（720゜CA）において今どのクランク角度位置にあるか
を把握することができる。第14図（イ）参照。ステップ
116では圧力センサ38からの燃焼圧力のA/D変換処理が実
行される。ステップ118では現在の燃焼圧力Ｐが、燃焼
圧力の最大値Pmaxを格納するメモリ54のアドレスの現在
値より大きいか否か判別される。Yesのときはステップ1
20に進み、PmaxがＰの現在値によって更新され、ステッ
プ122に進み、クランク角度カウンタCLの現在値が燃焼
圧力のピークを呈するクランク角度の値ｔθpmaxを格納
するメモリのアドレスに転送される。ステップ118から
ステップ122の処理により燃焼圧力のピーク値を知るこ
とができる。ステップ124では圧縮上死点TDC後180゜CA
のクランク角度か否かが判別され、Yesのときはステッ
プ126に進み、その気筒の燃焼圧力のピークと呈するク
ランク角度ｔθpmaxとその気筒の圧縮上死点でのクラン
ク角度カウンタCLの計測値との差θpmaxが算出される。
ステップ128では、次の気筒のピークの検出処理の準備
のためPmaxがクリヤされる。
第14図は以上のステップ110から128の処理がどのよう
に行われるかを説明するタイミング図である。（ロ）〜
（ホ）は点火順序に従って各気筒の燃焼圧力がどのうよ
うに変化するか示している。燃焼圧力のピークは夫々の
圧縮上死点後の或る角度で出現される。クランク角度カ
ウンタの値CLは（イ）のように変化し、各気筒において
ｔθpmaxの値が燃焼圧力のピークを呈するクランク角度
カウンタの値となる。ｔθpmaxのクランク角度で得られ
る燃焼圧力のピークはPmaxに保持され、その気筒の圧縮
上死点後180゜の時点において、その気筒における圧縮
上死点と燃焼圧力ピーク時点との間の、クランク角度カ
ウンタ値として計測した角度θpmaxが計測され、その後
Pmaxがリセットされる。
に行われるかを説明するタイミング図である。（ロ）〜
（ホ）は点火順序に従って各気筒の燃焼圧力がどのうよ
うに変化するか示している。燃焼圧力のピークは夫々の
圧縮上死点後の或る角度で出現される。クランク角度カ
ウンタの値CLは（イ）のように変化し、各気筒において
ｔθpmaxの値が燃焼圧力のピークを呈するクランク角度
カウンタの値となる。ｔθpmaxのクランク角度で得られ
る燃焼圧力のピークはPmaxに保持され、その気筒の圧縮
上死点後180゜の時点において、その気筒における圧縮
上死点と燃焼圧力ピーク時点との間の、クランク角度カ
ウンタ値として計測した角度θpmaxが計測され、その後
Pmaxがリセットされる。
この発明によれば、燃焼圧力ピークが所定クランク角
度範囲等の適正な学習が行いえる領域に限定したため、
点火時期の影響による誤学習が防止され、常に空燃比を
理想的な値に制御することができる。目標値が正しく行
える結果空燃比のフィードバック制御を行わないときに
も、また定常、過渡を問わず、更にエンジン部品のバラ
ツキ等の影響を受けることなく適正な空燃比を得ること
ができる。
度範囲等の適正な学習が行いえる領域に限定したため、
点火時期の影響による誤学習が防止され、常に空燃比を
理想的な値に制御することができる。目標値が正しく行
える結果空燃比のフィードバック制御を行わないときに
も、また定常、過渡を問わず、更にエンジン部品のバラ
ツキ等の影響を受けることなく適正な空燃比を得ること
ができる。
第１図はこの発明の構成を示す図。 第２図はこの発明の実施例の構成を示す図。 第３図は吸入空気量とトルクとの関係を示すグラフ。 第４図は空燃比と図示トルク−実吸入空気量比との関係
を示すグラフ。 第５図及び第11図は制御回路の作動を説明するフローチ
ャート図。 第12図は圧縮−膨脹行程におけるクランク角度と筒内圧
力との関係を示すグラフ。 第13図は吸入空気量と圧力差ΔＰとの関係を示すグラ
フ。 第14図は燃焼圧力のピークを検出する第11図のルーチン
の作動タイミング図。 12……ピストン 16……クランク軸 20……燃焼室 30……吸気管 34……エアーフローメータ 36……燃料インジェクタ 38……筒内圧力センサ 40,42……クランク角センサ 50……制御回路 63……空燃比センサ
を示すグラフ。 第５図及び第11図は制御回路の作動を説明するフローチ
ャート図。 第12図は圧縮−膨脹行程におけるクランク角度と筒内圧
力との関係を示すグラフ。 第13図は吸入空気量と圧力差ΔＰとの関係を示すグラ
フ。 第14図は燃焼圧力のピークを検出する第11図のルーチン
の作動タイミング図。 12……ピストン 16……クランク軸 20……燃焼室 30……吸気管 34……エアーフローメータ 36……燃料インジェクタ 38……筒内圧力センサ 40,42……クランク角センサ 50……制御回路 63……空燃比センサ
Claims (1)
- 【請求項１】以下の構成要素、即ち、 内燃機関の燃焼室に設置された燃焼圧力を検出する燃焼
圧力検出手段、 その内燃機関にとって理想的なトルク相当値の目標値を
予め設定するための手段、 前記燃焼圧力検出手段により検出された燃焼圧力からト
ルク相当値を実測するトルク相当値実測手段、 前記燃焼圧力検出手段により検出された燃焼圧力のピー
ク時のクランク角度を検出するクランク角度検出手段、 予め記憶された最適点火時期で点火したとしたときの燃
焼圧力ピーク時のクランク角度に対して所定の範囲のク
ランク角度を設定する手段、 クランク角度検出手段により検出される燃焼圧力のピー
ク時のクランク角度が前記所定のクランク角度範囲にあ
るか否かを判別する判別手段、 検出される燃焼圧力のピーク時のクランク角度が前記所
定のクランク角度範囲にあると判別した時には、前記燃
焼圧力検出手段から実測されたトルク相当値で目標トル
ク相当値を更新する目標トルク相当値更新手段、 トルク相当値実測値と目標トルク相当値とを比較するこ
とによって燃料噴射補正量を更新する噴射量補正量演算
手段、 内燃機関の運転状態から求められた燃料噴射量と前記燃
料噴射量補正量とから燃料供給信号を形成し、内燃機関
に燃料を供給する燃料供給手段、 を具備した内燃機関の空燃比制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62081237A JP2535895B2 (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62081237A JP2535895B2 (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63248955A JPS63248955A (ja) | 1988-10-17 |
| JP2535895B2 true JP2535895B2 (ja) | 1996-09-18 |
Family
ID=13740828
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62081237A Expired - Fee Related JP2535895B2 (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2535895B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4555125B2 (ja) * | 2005-03-07 | 2010-09-29 | 本田技研工業株式会社 | 内燃機関の燃焼状態検出装置 |
-
1987
- 1987-04-03 JP JP62081237A patent/JP2535895B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63248955A (ja) | 1988-10-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |